EP0300241A1

EP0300241A1 - Verfahren zur Herstellung und zur Verarbeitung von Reaktionskunststoff-Mischungen

Info

Publication number: EP0300241A1
Application number: EP19880110423
Authority: EP
Inventors: Karl Reinhard Zeiss; Paul Degen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1989-01-25
Anticipated expiration: 2008-06-29
Also published as: US4978575A; DE3865133D1; ATE67712T1; ES2026970T3; JPS6447509A; EP0300241B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und zur Verarbeitung von Mehrkomponenten-Mischungen auf Basis von Reaktionskunststoffen, insbesondere für die Anwendung im Bausektor. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch Beimengung von flüssigem Stickstoff vor oder während ihrer Weiterverarbeitung auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche eine im wesentlichen trockene Weiterverarbeitung erlaubt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und zur Verarbeitung von Mehrkomponenten-Mischungen auf Basis von Reaktionskunststoffen.
Mehrkomponenten- Mischungen auf Basis vonflüssigen Reaktionskunststoffen finden insbesondere im Baubereich, Bausanierungsbereich und Bautenschutz vielfältige Anwendung, aber auch z.B. bei der Herstellung von porösen Korpern, Gegenständen aus armierten Kunststoffen, z.B. auch mittels sog. Prepregs,sowie weiterhin beispielsweise als Kleber für vielfältige Anwendungszwecke. Die Reaktionskunstharze können dabei z.B. Epoxyd-, Methacrylat-, Polyurethan- oder Polyesterharze sein. Als weitere Komponenten der hier in Frage kommenden Mischungen können z.B. Quarzsand, Gips, Perlite, Glasfasern oder sonstige Füll- und Zuschlagstoffe Verwendung finden.
Es ist aus der DE-OS 34 30 690 bekannt, zur Vermeidung von Ungenauigkeiten unter den erschwerten Bedingungen eines Baustellenbetriebs die Komponenten eines Reaktionskunstharz-Systems im Fertigungsbetrieb in flüssiger Form zu mischen, ggf. Füllstoffe beizufügen und die einsetzende Aushärtung durch Abkühlung unter die jeweilige Reaktionstemperatur der betreffenden Kunstharze zu stoppen. Im gekühlten Zustand konnte die Mischung dann bis zum Gebrauch gelagert werden. Dies war aber nur eine Zwischenkühlung. Für die Weiterverarbeitung ging man auch in diesem Fall von der üblichen Anwendungstechnik wie bei auf der Baustelle im flüssigen Zustand gemischten Kunstharzkomponenten aus, d.h. die zwischengekühlte Mischung wurde zunächst wieder auf Reaktionstemperatur, normalerweise sogar Umgebungstemperatur erwärmt, so daß sie die normale viskose und ggf. klebrige Konsistenz aufwies. Ist eine solche Mischung z.B. ein Estrich, so läßt sich dieser nur sehr schwer gleichmäßig auf dem Boden verteilen. Bei der Verarbeitung treten unangenehme Dämpfe auf, die in geschlossenen Räumen bei nicht ausreichenden Schutzmaßnahmen zu gesundheitlichen Schäden führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das in vielen Fällen eine schnellere, bessere, leichtere und weniger gesundsheitsschädliche Weiterverarbeitung von Mischungen mit Reaktionskunstharzen ermöglicht.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mischung oder wenigstens ein Teil ihrer Komponenten durch Beimengung von kryogenem Flüssiggas vor oder während ihrer Weiterverarbeitung auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche eine im wesentlichen trockene Weiterverarbeitung erlaubt.
Durch z.B. flüssigen Stickstoff wird die Mischung oder ein Teil ihrer Komponenten sehr schnell und auf eine sehr niedrige Temperatur abgekühlt, wobei je nach der Art des Kühlvorgangs das flüssige Kunstharz ohne Einsatz mechanischer Zerkleinerungswerkzeuge allein durch den Kälteschock granuliert werden kann. In dieser körnigen Form kommt es zur Weiterverarbeitung und läßt sich dabei z.B. leicht vermischen, genau dosieren, in einfacher Weise gleichmäßig über eine Fläche verteilen, in Hohlräume einfüllen oder einladen oder zum Umschließen einer Armierung ausbreiten. Aufgrund der starken Abkühlung durch den flüssigen Stickstoff findet die Reaktion der Kunstharze wahrend derjenigen Arbeitsvorgänge der Weiterverarbeitung noch nicht statt, welche sich besser im körnigen als im flüssigen Zustand ausführen lassen. Es treten somit z.B. keine schädlichen Dämpfe aus. Durch die große Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Temperatur des Stickstoffs benötigen die Kunststoffkomponenten der Mischung einen gewissen Zeitraum, bis ihre Reaktionen einsetzen. Hierdurch wird die oben beschriebene, vereinfachte und gefahrlose Verarbeitung für eine ausreichende Zeit sichergestellt.
Die Kunstharzmischung bzw. ihre Komponenten können mit dem flüssigen Stickstoff auf verschiedene Art und Weise in Verbindung gebracht werden. So ist es beispielsweise möglich, die Reaktionskunstharze durch den flüssigen Stickstoff abzuschrekken, unmittelbar bevor sie mit anderen Komponenten einer Mischung vermischt werden. Dies kann beispielsweise direkt an der Stelle der Weiterverarbeitung geschehen. Dabei können z.B. Reaktionskunststoff und flüssiger Stickstoff an derselben Stelle, ggf. auch über ein gemeinsames Zuführorgan einem Mischbehälter für die Vermischung mit anderen Komponenten, wie Füllstoffen, Treibmitteln usw. zugeführt werden. In einer anderen praktischen Ausführungsform können Reaktionskunstharze und flüssiger Stickstoff durch getrennte Zerstäuberdüsen oder auch durch eine gemeinsame Mischdüse auf Füll- und/oder Zuschlagstoffe oder sonstige Mischungskomponenten gesprüht werden. Hierdurch kann erreicht werden, daß die Reaktionskunstharze besonders kleine, im wesentlichen kugelförmige Partikel bilden, die sich leicht vermischen lassen. Damit läßt sich ein sparsamer und zugleich optimal wirksamer Einsatz der verhältnismäßig teuren Kunstharzkomponenten realisieren.
Verschiedene andere praktische Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß die Mischung oder wenigstens ein Teil der Reaktionskunstharze durch Einströmen in ein Bad aus flüssigem Stickstoff abgekühlt werden. Das dabei entstehende Granulat kann durch Siebe bereits im flüssigen Stickstoff aufgefangen und ggf. klassiert werden. Alternativ können die Mischung oder wenigstens ein Teil der Reaktionskunstharzkomponenten durch Überströmen mit flüssigem Stickstoff abgekühlt werden. Schließlich ist auch eine indirekte Kühlung dadurch möglich, daß die Mischung oder wenigstens ein Teil der Reaktionskunstharzkomponenten durch Berührung mit einer durch flüssigen Stickstoff gekühlten Fläche oder mit einem durch flüssigen Stickstoff gekühlten Fluid abgekühlt werden.
Wie bereits erwähnt, kann die Weiterverarbeitung im Sinne der Erfindung in einem bloßen Misch-, Verteil- oder Dosiervorgang bestehen. Möglich ist dabei auch eine Vermischung mit anderen gekühlten, körnigen Reaktionskunstharzkomponenten oder Reaktionskunstharzmischungen, die sich wegen ihrer besonderen physikalischen oder chemischen Eigenschaften bisher im flüssigen Zustand nicht beimischen ließen. An die Weiterverarbeitung durch Vermischung kann sich dann ggf. ein Preß- oder Sintervorgang anschließen.
Unabhängig davon, ob die miteinander reagierenden Kunstharzkomponenten vor der Abkühlung im flüssigen Zustand gemischt oder nach der Abkühlung durch flüssigen Stickstoff im körnigen Zustand gemischt werden, kann die Weiterverarbeitung im Sinne der Erfindung darin bestehen, daß die in dieser Weise hergestellte Mischung mit wenigstens einem Füllstoff, einer Armierung oder einem Treibmittel zusammengebracht wird. Letzteres könnte auch schon in der gekühlten Mischung enthalten sein, so daß ein Schäumvorgang erst nach der Erwärmung stattfindet.
Die Herstellung, insbesondere kaltreaktiver Schäume, geschieht bisher vereinfacht so, daß ein eingerührtes Treibmittel bei der exothermen Reaktion der Kunststoffkomponenten verdampft und so die Zellen gebildet werden. Es werden dabei in großem Maße Treibmittel mit z. B. chlorierten und fluorierten Kohlenwasserstof fen eingesetzt, die einen niedrigen Siedepunkt aufweisen müssen, da die aus der geringen Reaktionstemperatur für die Verdampfung zur Verfügung stehende Energie höher siedende Flüssigkeiten nicht erlaubt. Hochreaktive Flüssigkunststoffe, die in kürzester Zeit eine so starke exotherme Reaktion bewirken, die auch höhersiedende Flüssigkeiten punktuell zur Verdampfung führt, konnten bisher nicht zur Anwendung gebracht werden, da sie aufgrund ihrer kurzen Topfzeit nicht anmischbar und dosierbar waren.
Die Erfindung ermöglicht es nunmehr, auch hochreaktive, flüssige Reaktionskunststoffe mit einer Reaktionsdauer von weniger als 600 sec., vorzugsweise weniger als 60 sec., zu verwenden, bei deren starker exothermer Reaktion auch höhersiedende, nicht lösungsmittelhaltige Treibmittel den Schäumvorgang bewirken können. Gegebenenfalls kommen sogar dispergierte Wasserpartikel als Treibmittel in Frage.
Bei der Herstellung von Kunststoffteilen, insbesondere mit Armierung, z. B. in Form von Glasfasern oder Kohlenstoffasern, blieben mögliche Anwendungen, wie z. B. für Karosserieteile im Automobilbau, bisher ungenutzt, weil bei der Großserienfertigung mit sehr kurzen Taktzeiten gearbeitet wird. Die Fertigung armierter Kunststoffteile dauert jedoch bisher in der Regel Stunden, bis die für die Weiterverarbeitung notwendige Festigkeit erreicht ist. Selbst die Verwendung gekühlter sog. Prepregs bedingt lange Fertigungszeiten bei deren Herstellung, Kühlung, Erwärmung und Verarbeitung bis zur Festigkeit im geformten Zustand. Hochreaktive Flüssigkunststoffe, die in kürzester Zeit auch in Verbindung mit Armierungsteilen eine gebrauchsfähige Festigkeit des Produktes erbringen, konnten bisher auch in diesem Fall nicht zur Anwendung gebracht werden, da sie aufgrund ihrer kurzen Topfzeit nicht anmischbar und dosierbar waren.
Durch die Erfindung wird es jetzt möglich, auch hochreaktive Re aktionskunststoffe mit kurzer Taktzeit zu Fertigprodukten zu verarbeiten, da die im gekühlten Zustand körnigen oder pulverigen Reaktionskunststoffe erst in oder auf einer Form zur Reaktion gebracht werden, die dann sehr schnell ablaufen kann. Dabei wirkt sich auch als Vorteil aus, daß, anders als bei gekühlten Prepregs, z. B. Glasfasermatten auch mit anhaftendem, gekühlten Reaktionskunststoffpulver genügend biegsam sind, um in eine Form eingelegt werden zu können. Im übrigen ist der Verfahrensablauf bei der Verarbeitung der Reaktionskunststoffe zu armierten Formteilen entsprechend wie oben im Zusammenhang mit dem Schäumverfahren beschrieben.
Eine weitere Verarbeitungsmöglichkeit für gekühltes Reaktionskunststoffpulver besteht darin, es elektrostatisch auf Gegenstände aufzusprühen, so daß es dort erwärmt wird, kurzfristig reagiert und einen Überzug bildet.
Darüberhinaus läßt sich auch die Herstellung von Sandwichkonstruktionen bzw. Laminaten beschleunigen, indem zwischen die zu verbindenden Schichten jeweils eine dünne Schicht gekühlten, pulverisierten Reaktionskunststoffs eingebracht wird, wobei auch hier die Beschichtung im Sprühverfahren, gegebenenfalls elektrostatisch erfolgen kann. Eine besondere Art von Sandwichaufbau aus unterschiedlichen Kunststoffschichten kann auch dadurch erreicht werden, daß mehrere Lagen unterschiedlicher Reaktionskunststoffpartikel übereinander geschichtet und dann zur Reaktion gebracht werden.
Bei allen vorstehend beschriebenen Verfahren und Produkten sollte die Temperatur der mit kryogenem Flüssiggas gekühlten Mischung oder der Mischungskomponenten zu Beginn der Weiterverarbeitung unter -50°C, vorzugsweise unter -70°C liegen. Für die Praxis bietet sich in erster Linie die Verwendung von flüssigem Stickstoff als Kühlmittel an. Im Einzelfall könnte aber z. B. auch ein anderes Flüssiggas, z. B. CO₂ in Frage kommen.
Schließlich bietet die Erfindung die Möglichkeit, poröse Körper, insbesondere Baukörper, Bauelemente und Beläge aus Kunststoff und Füllstoff zu schaffen, die je nach den gewählten Füllstoffen die gewünschten Eigenschaften und zusätzlich sehr gute Festigkeitswerte aufweisen, aber nur eine minimale Menge Kunstharz als Bindemittel enthalten.
Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, daß die Füllstoffpartikel nur dort mit Kunstharzbinder benetzt zu werden brauchen, wo siebenachbarte Füllstoffpartikel berühren. Hierfür kommt man mit einem minimalen Volumen Kunstharz von weniger als 5 % des Füllstoffvolumens aus.Vorzugsweise beträgt das Kunststoffvolumen nur maximal 3 % oder sogar weniger als 1,5 %.
In diesem Fall sind die Kunststoffbrücken zwischen den Füllstoffpartikeln nur sehr kurz, so daß sich z. B. im Falle sehr harter mineralischer Füllstoffe bei Druckbelastung die harten Partikel praktisch unmittelbar aneinander abstützen. Diese Ausführung ist wegen des geringen Kunststoffanteils auch schwer entflammbar.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsvarianten ist vorgesehen, daß die Füllstoffpartikel wenigstens teilweise Fasern sind, insbesondere solche, die sich zur Aufnahme von Zugkräften eignen. In dieselbe Richtung zielt der weitere Vorschlag, daß die Füllstoffpartikel über Kunststoffbrücken mit einer Armierung verbunden sind.
Der erfindungsgemäße poröse Körper muß kein bewegliches Teil sein, sondern kann auch die Form eines Boden- oder Wandbelags haben, der z. B. fest mit einem Straßenuntergrund oder einem Gebäude verbunden ist. Hierbei kann im Einzelfall die Durchlässigkeit für Wasser zu Dränagezwecken oder die Atmungsaktivität der durchgehenden Porosität von besonderem Vorteil sein. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die äußeren Öffnungen der Poren dicht abzuschließen, falls dies im Einzelfall erwünscht ist.
In nochmals einer weiteren bevorzugten praktischen Ausführungsform sind die Füllstoffpartikel wenigstens teilweise Samenkörner und/oder Pflanzennährstoffe. Solche Körper eignen sich besonders gut zur Begrünung von Bauwerken.
Wenn ein poröser Körper erst an einem schwer zugänglichen Ort und ggf. nur mit kleiner Masse hergestellt werden soll, wie dies z. B. beim Ausfüllen von Rissen zur Bauwerkssanierung der Fall ist, empfiehlt sich hierfür eine gebrauchsfertige gekühlte Mischung aus Füllstoff- und Reaktionskunstharzpartikeln, wobei auch in diesem Fall das Kunstharzvolumen erfindungsgemäß höchstens etwa 5 % des Füllstoffvolumens beträgt. Nach Möglichkeit sollte, wie bereits erwähnt, in allen Anwendungsfällen das Kunstharzvolumen sogar höchstens nur etwa 3 % und vorzugsweise sogar maximal nur etwa 1, 5 % des Füllstoffvolumens betragen. Theoretisch genügt eine Menge von weniger als 1 %, wenn Füllstoff- und Reaktionskunstharzpartikel sehr gleichmäßig gemischt werden und durch geeignete Auswahl der Partikelgrößen und der Verfahrensparameter beim Erwärmen der gekühlten Mischung dafür gesorgt wird, daß die Füllstoffpartikel nur an ihren Berührungsstellen durch kleine und flache Kunststoffbrücken miteinander verklebt werden.
Der Anteil des Kunstharzes im Verhältnis zum Füllstoff kann in einfacher Weise dadurch klein gehalten werden, daß in bevorzugter Ausführung des neuen Verfahrens die gekühlten Kunstharzpartikel mit Durchmessern erzeugt werden, die höchstens etwa ein Zehntel der größten Ausdehnung der Füllstoffpartikel betragen.
Das vorgeschlagene Verfahren kann besonders wirtschaftlich ausgeführt werden, wenn nur die geringe Menge Kunstharz, nicht auch der Füllstoff gekühlt wird. Mischt man die gekühlten Kunstharzpartikel mit der sehr viel größeren Masse des Füllstoffs, so kann es unter ungünstigen Umständen im Einzelfall geschehen, daß die Kunstharzpartikel zu schnell erwärmt werden und es nicht mehr zu der angestrebten homogenen Vermischung kommt. Um dem vorzubeugen, wird in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß gekühlte Kunstharzpartikel durch Behandlung mit Wasser oder Wasserdampf mit einer Eisschicht überzogen werden. Sie verzögert die Erwärmung bis zum Erreichen einer gleichmäßigen Vermischung und hat den weiteren positiven Effekt, daß das beim Auftauen gebildete Wasser die Tendenz des sich bei der Erwärmung wieder verflüssigenden Kunstharzes unterstützt, sich infolge der Kapilarwirkung innerhalb der Hohlräume zwischen den Füllstoffpartikeln in die Ritzen und Engstellen hinein, also gerade zu den Berührungsstellen der Füllstoffpartikel hinzuziehen.
Zur Herstellung der geringen Mengen Kunstharz als Bindemittel des Füllstoffs sind keine großen Anlagen erforderlich.
Vorzugsweise werden deshalb die Anlagen unmittelbar an den Baustellen eingesetzt, so daß in bevorzugter Ausführung des vorstehend genannten Verfahrens die gekühlten Kunstharzpartikel unmittelbar im Anschluß an ihre Herstellung mit dem Füllstoff gemischt und auf Reaktionstemperatur erwärmt werden können. Man spart dabei die Zwischenlagerung des Kunstharzes im gekühlten Zustand.
Um besonders hohe Festigkeitswerte zu erzielen, kann in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Mischung aus Reaktionskunstharz und Füllstoff während des Aushärtens unter Druck gesetzt und dadurch verdichtet werden. Je nach der Elastizität des Füllstoffs und des Kunststoffs kann dabei auch eine innere Vorspannung erzeugt werden, der man eine bestimmte Richtung geben kann. Zur Beschleunigung des Aushärtens des Reaktionskunstharzes kann die Mischung mit dem Füllstoff auch über die Umgebungstemperatur hinaus erwärmt werden. Insbesondere bei porösen Körpern, die in Formen produziert werden, können wie bei einem Sintervorgang Druck und Wärme gleichzeitig angewendet werden.
Die neuen porösen Körper mit extrem hohem Füllstoff- und extrem niedrigen Kunstharz-Binderanteil können vielfältige Anwendung fin den. Nur beispielhaft seien hier atmungsaktive, schallabsorbierende, feuersichere und wärmeisolierende Bauteile und Beläge erwähnt. Weitere Anwendungen waren bereits oben genannt worden. Dabei sind die Füllstoffe jeweils zweckentsprechend auszuwählen. Infrage kommen in erster Linie preiswerte mineralische Füllstoffe, wie z. B. Sand, organische Füllstoffe, wie z. B. Sägemehl oder Sägespäne, faserige Füllstoffe, enthaltend z. B. Glasfasern, sowie auch Metallspäne. Zunächst ist an alle diejenigen Füllstoffe zu denken, die auch bisher schon zu diesem Zweck verwendet worden sind, nur immer mit zuviel Kunstharz, weil noch nicht erkannt worden war daß sich auch mit etwa nur dem zehnten Teil der bisher eingesetzten Kunstharzmenge dieselbe oder sogar noch eine höhere Festigkeit erzielen läßt und außerdem poröse Bauelemente und Baumaterialien mit ganz neuen, auf ihrer definierten Durchlässigkeit beruhenden Eigenschaften gewonnen werden können.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachstehend auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von in herkömmlicher Weise in einem Kunstharz-Bindemittel eingebetteten Füllstoffpartikeln;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer homogenen Mischung von Füllstoffpartikeln und gekühlten Partikeln eines in seiner Reaktion blockierten Mehrkomponenten-Reaktionskunstharzes,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines porösen Körpers, dessen Füllstoffpartikel nur über einzelne Kunststoffbrücken im Bereich der Berührungsstellen mit den benachbarten Füllstoffpartikeln verbunden sind;
Fig. 4 eine Anlage zur Herstellung einer einsatzbereiten Mischung aus Füllstoffen und reaktionsfähigem Kunstharz.

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, werden beim Mischen von flüssigem Kunstharz-Binder mit Füllstoff die mit 1 bis 12 bezeichneten Füllstoffpartikel auf ihrer gesamten Oberfläche vom flüssigen Kunstharz benetzt und mit einer Hülle 14 überzogen. Auch die mit 16 bezeichneten Zwischenräume zwischen den Füllstoffpartikeln sind mit Kunstharz angefüllt. Geht man in einer Beispielsrechnung davon aus, daß die Füllstoffpartikel 1 bis 12 kugelförmig sind und einen Durchmesser von 0,5 mm haben, so gehen etwa 8 · 106 Partikel in ein Liter-Volumen, wobei die Summe der Volumina der Partikel selbst nur etwa einen halben Liter ausmacht. Rund die Hälfte des Raumes wird also bei einem Körper nach der schematischen Darstellung in Fig. 1 vom zunächst flüssigen, dann erhärteten Kunstharz-Binder eingenommen, wobei auf die Umhüllungen 14 etwa 30 % und auf die Zwischenräume 16 20 % entfallen.
Wird der Füllstoff mit weniger Kunstharz gemischt, als dem berechneten Anteil zur Ausfüllung aller Hohlräume entspricht, so ergeben sich in Abhängigkeit von der Viskosität in dem herzustellenden Körper Inhomogenitäten, die zu ungleichmäßiger Dichte und unterschiedlicher Porosität führen. Auch beim Mischen von Füllstoffpartikeln mit pulverisiertem, gekühlten Kunstharz in gleicher Menge wie bei Verwendung von flüssigem Kunstharz ergibt sich der in Fig. 1 dargestellte Endzustand, bei dem die Füllstoffpartikel vollständig oder zum wesentlichen Teil in Kunstharz eingebettet sind.
Fig. 2 zeigt demgegenüber eine Mischung von Füllstoffpartikeln 1 bis 5 mit gekühlten, in ihrer Reaktion geblockten Kunstharzpartikeln 24, die wesentlich kleiner sind als die Füllstoffpartikel 1 - 5. Wenn letztere beispielsweise einen Durchmesser von 0,5 mm haben, kann der Durchmesser der Kunstharzpartikel 24 z.B. etwa 0,01 mm betragen. Erfindungsgemäß macht das Gesamtvolumen der Kunstharzpartikel 24 nur etwa 1 % - 5 % des Volumens der Füllstoffpartikel 18 bis 22 aus. Darüberhinaus sind die Kunstharzpartikel 24 im Ausgangszustand beim Mischen auch noch mit einer Eishülle umgeben. Im gemischten Zustand befinden sich die Kunstharzpartikel 24 gemäß Fig. 2 in den Zwischenräumen zwischen den größeren Füllstoffpartikeln 1 bis 5. Bei Erwärmung und Verflüssigung des Eises und der Kunstharzpartikel 24 zieht sich dann die Flüssigkeit infolge Kapillarwirkung in die sich verengenden Spalte zu den Berührungsstellen zwischen den Füllstoffpartikeln 1 bis 12, so daß im Querschnitt der Zustand nach Fig. 3 entsteht. Danach hat sich das verflüssigte Reaktionskunstharz an den Berührungsstellen der Füllstoffpartikel 1 bis 12 konzentriert und dort Kunstharzbrücken 26 gebildet. Es hat sich überraschend herausgestellt, daß die Festigkeit dieses Verbunds über die schmalen Kunstharzbrücken 26 fast genauso hoch ist wie bei vollständig vom Kunstharz umschlossenen Füllstoffpartikeln. Der Vorteil der Bindung nach Fig. 3 besteht demgegenüber darin, daß wegen der frei bleibenden Zwischenräume zwischen den Füllstoffpartikeln der sonst zur mehr oder weniger nutzlosen Ausfüllung dieser Hohlräume verwendete Kunststoff eingespart werden kann und je nach Füllstoff Produkte mit neuen Eigenschaften erhalten werden. Bei Verwendung mineralischer Füllstoffe, wie z.B. Sand und dergleichen, können hochbelastbare leichte Tragelemente oder atmungsaktive Platten und Beläge gewonnen werden. Wegen des minimalen Kunstharzanteils ist das Material nicht oder nur schwer entflammbar. Die unregelmäßigen äußeren und inneren Poren und Hohlräume bewirken eine gute Schalldämmung und Wärmeisolation. Für diese und andere Zwecke eignen sich aber auch erfindungsgemäß hergestellte Platten und Beläge mit organischen Füllstoffpartikeln, z.B. solchen aus Holz.
Die aus Fig. 3 ersichtliche, größtmögliche durchgehende Porosität bei gleichzeitig unmittelbarer Abstützung der harten Füllstoffpartikel aneinander bzw. sehr kurzen Kunstharzbrücken läßt das Material auch für Dränagezwecke besonders geeignet erscheinen, selbst wenn dabei hohe Belastungen aufzunehmen sind. So kann einerseits z.B. Regen schnell abfließen, andererseits können eingelagerte Pflanzen mit ihren Wurzeln darin Halt finden und von unten angesaugtes Wasser aufnehmen. Aus einem Material nach Fig. 3 hergestellte Rohre, durch die Wasser geleitet wird, lassen sich nicht nur zur Dränage, sondern auch zur Bewässerung verwenden. Grundsätzlich läßt sich feststellen, daß das neue Material ebenso wie andere im Baubereich verwendete Massen als Belag oder Schicht auf Boden, Wand oder Decke aufzutragen ist, als Vergußmasse in Hohlräume einge füllt oder eingepreßt werden kann oder mittels Formen daraus beliebig gestaltete Körper hergestellt werden können. Normalerweise wird man dabei etwa nur ein Zehntel der Menge an Kunstharz brauchen, wie bei herkömmlichen Materialien, bei denen die Füllstoffe in flüssiges Reaktionskunstharz eingemischt werden.
Die Verarbeitung der Kunstharze ist unproblematisch, da dem Fachmann seit langem bekannt. Die zur Anwendung kommenden Reaktionskunststoffe, insbesondere Epoxydharze, aber auch z.B. Polyesterharze, Polyurethane und dergleichen, zeichnen sich dadurch aus, daß sie aus mindestens zwei unabhängigen Komponenten bestehen, die getrennt aufbewahrt lagerstabil sind. Bringt man beide Komponenten zusammen, dann setzt eine Reaktion ein. Sind die Komponenten flüssig, so geht nach einer definierten Zeit ihr Aggregatzustand zunächst in die pastöse und dann in die feste Phase über. Die Zeit, in der man angemischte Reaktionskunststoffe verarbeiten kann, bevor sie pastös werden, nennt man die Gebrauchsdauer oder auch potlife-Zeit. Reaktionskunststoffe, wie z.B. Expoydharze, werden in verschiedenen Zusammensetzungen und Formen produziert. So sind z.B. makromolekulare (langkettige) Systeme bei Raumtemperatur in fester Form. Demzufolge spricht man hier von Festharzen. Diese werden entweder in Lösungsmitteln gelöst, damit sie mit dem Härter in Verbindung gebracht werden können, oder sie werden der Hitze ausgesetzt, damit sie schmelzen und somit ebenso verflüssigt werden.
Kurzkettige Reaktionskunststoffe sind in der Regel bei Raumtemperatur flüssig. Sie werden bei niedrigen Temperaturen, etwa nahe dem Gefrierpunkt, steif und sollen deshalb nicht unter +4°C verarbeitet werden. Bei derartigen Temperaturen und darunter sind Reaktionskunststoffe wie Epoxydharze normalerweise nicht mehr reaktiv. Unterhalb von -10°C bis -25°C sind normale Flüssigharze im festen Aggregatzustand. Es besteht somit die Möglichkeit, einfach durch Veränderung der Tempera tur im flüssigen Zustand angemischte und anreagierte Reaktionskunststoffe durch Abkühlung in der begonnenen Reaktion zu blokkieren, zu pulverisieren, zu lagern und mit Füllstoffen zu mischen. Von dieser an sich bekannten Technik wird erfindungsgemäß Gebrauch gemacht, um mit minimalen Kunstharzmengen in der beschriebenen Weise poröse Körper mit den jeweils gewünschten Eigenschaften herzustellen.
Eine geeignete Anlage zur Herstellung einer gebrauchsfertigen, noch nicht erhärteten Mischung aus Kunstharz und Füllstoffen ist in Fig. 4 dargestellt. Die gezeigte Anlage besteht zunächst aus Tanks 28 und 30, welche die zur Reaktion zu bringenden Kunstharzkomponenten enthalten. Diese Kunstharzkomponenten werden in flüssiger Form durch Dosierpumpen 32, 34 über Ventile 36, 38 in einen Mischbehälter 40 gepumpt und dort vermischt. Mit der Vermischung setzt auch die Reaktion der Kunstharzkomponenten ein. Sie wird jedoch dadurch unterbrochen, daß die flüssige Reaktionskunstharzmischung über ein Ventil 42 in eine Abkühl- und Erstarrungskammer 44 geleitet wird. Das Material geht dort in die feste Phase über, und der entstehende Block wird einer Mahleinheit 46 zugeführt und dort auf die gewünschte Partikelgröße zerkleinert. Die gekühlten Partikel können anschließend in einem Feststoffmischer 48 mit einem Füllstoff, wie z.B. Sand, der in einem Vorratsbehälter 50 bereitgehalten wird, sehr gleichmäßig gemischt werden. Die fertige Mischung wird im Beispielsfall in einem offenen Behälter 52 aufgenommen und unmittelbar anschließend z.B. in eine Form eingefüllt oder auf einer Fläche ausgebreitet, um beispielsweise einen Straßen- oder Industriebodenbelag zu bilden. Andere Anwendungen sind bereits oben erwähnt worden.
Als bevorzugte Alternative gegenüber den Einheiten 44 und 46 ist in Fig. 4 gestrichelt eine Kühlkammer 54 eingezeichnet, in welcher das aus dem Mischer 40 kommende flüssige Reaktionskunstharz mittels einer Düse 56 in ein Bad aus flüssigem Stickstoff geleitet wird, wobei die notwendige Zerkleinerung auf Partikelgröße und die Verfestigung durch Abkühlung in einem einzigen Vorgang stattfinden. Der Vorteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß das Reaktionskunstharz schneller und gleichmäßiger abgekühlt wird und der Mahlvorgang entfallen kann oder nur noch zur weiteren Verfeinerung der beim Abschrecken gebildeten Partikel notwendig ist.
Soweit erforderlich, können nach jeder verarbeiteten Charge die von der Verschmutzung betroffenen Behälter mit Lösungs- und Reinigungsflüssigkeit, die in einem Vorratstank 58 bereitgehalten und über Ventile 60, 62, 64 im Beispielsfall dem Mischer 40,der Kühlkammer 44 und der Mahleinrichtung 46 zugeleitet wird, gesäubert werden.
Vorzugsweise wird mit verhältnismäßig kleinen Behälter- und Kammergrößen gearbeitet, und es werden ggf. mehrere Produktionslinien der in Fig. 4 gezeigten Anordnung parallel geschaltet. Jede davon kann z.B. pro Mischvorgang je zehn Liter Reaktionskunstharzkomponenten aus den Tanks 28 und 30 in einem Durchgang mit einer Zykluszeit von etwa einer Minute verarbeiten.
Es versteht sich, daß das anhand von Fig. 4 geschilderte Verfahren nicht darauf beschränkt ist, daß die gekühlten Kunstharzpartikel unmittelbar anschließend an ihre Herstellung mit dem vorgesehenen Füllstoff gemischt und zu dem gewünschten porösen Körper weiterverarbeitet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Kunstharzpartikel gekühlt zu lagern und zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt mit den Füllstoffpartikeln zu mischen. Wenn auch die letzteren gekühlt werden, was insbesondere für kleine Packungsgrößen in Frage kommt, können Kunstharz- und Füllstoffpartikel im gekühlten Zustand gemischt und bis zur Anwendung gekühlt gelagert werden.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Abkühlung der Reaktionskunstharzkomponenten oder der daraus hergestellten Mischungen durch flüssigen Stickstoff verursacht nur verhältnismäßig geringe Kühlkosten. Es kann sich daher im Einzelfall empfehlen, eine für eine Baustelle oder Produktionsanlage bestimmte Mischung mit Reaktionskunstharzen bereits ab Werk im mit Flüssiggas gekühlten, körnigen Zustand zu liefern. Es bereitet keine Schwierigkeiten, für den Transport des gekühlten Materials geeignete Transportbehälter zur Verfügung zu stellen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung und zur Verarbeitung von Mehrkomponenten-Mischungen auf Basis von Reaktionskunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung oder wenigstens ein Teil ihrer Komponenten durch Beimengung von kryogenem Flüssiggas vor oder während ihrer Weiterverarbeitung auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche eine im wesentlichen trockene Weiterverarbeitung erlaubt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskunststoff-Mischung oder ein Teil ihrer Komponenten im flüssigen Zustand durch kryogenes Flüssiggas abgekühlt und dabei durch den Kälteschock granuliert oder pulverisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung oder wenigstens ein Teil der Reaktionskunststoffkomponenten durch Einleiten in ein Bad aus kryogenem Flüssiggas abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung oder wenigstens ein Teil der Reaktionskunststoffkomponenten unter Druck versprüht wird, und dann die Sprühteilchen direkt oder indirekt durch kryogenes Flüssiggas abgekühlt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterverarbeitung in einer Vermischung mit solchen gekühlten, körnigen Reaktionskunststoffkomponenten oder Reaktionskunststoffmischungen besteht, die sich im flüssigen Zustand nicht beimischen lassen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vor oder nach der Kühlung durch kryogenes Flüssiggas gebildete Mischung von Reaktionskunststoffkomponenten im körnigen Zustand weiterverarbeitet wird, indem sie mit wenigstens einem Füllstoff, einer Armierung oder einem Treibmittel zusammengebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schäumen ein nicht lösungsmittelhaltiges Treibmittel verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines porösen Körpers oder einer porösen Schicht, wobei die Komponenten eines Reaktionskunstharzes gemischt und dieses unmittelbar nach dem Mischen in die Form von unter Reaktionstemperatur gekühlten kleinen Partikeln gebracht wird, die mit einem oder mehreren Füllstoffen gemischt und während oder nach diesem Mischvorgang auf Reaktionstemperatur erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Kunstharzpartikel und die Füllstoffe in einem Volumenverhältnis von höchstens etwa 1:20 gemischt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Kunstharzpartikel mit Durchmessern erzeugt werden, die höchstens etwa ein Zehntel der größten Ausdehnung der Füllstoffpartikel betragen.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Füllstoffen Pflanzensamen und/oder Pflanzennährstoffe gehören.

11. Nach dem Verfahren nach Anspruch 8 hergestellte poröse Schicht oder hergestellter poröser Körper, insbesondere Baukörper oder Bauelement, bestehend aus Kunststoff und Füllstoffpartikeln, dadurch gekenn zeichnet, daß die Füllstoffpartikel (1-12) im Körperinneren nur über einen Teil ihrer Oberfläche durch Kunstharzbrücken (26) mit benachbarten Füllstoffpartikeln verbunden sind und mit dem übrigen Teil ihrer Oberfläche Hohlräume (16) begrenzen.